自动扶梯对某商场人员疏散的影响

徐永莉

(首都经济贸易大学,北京 100070)

自动扶梯对某商场人员疏散的影响

徐永莉

(首都经济贸易大学,北京 100070)

为了研究商场内自动扶梯对人员疏散的影响,以某商场为例,设计三种不同的疏散方式,运用Pathfinder对这三种疏散方式进行人员疏散模拟,对三种模拟过程和结果进行对比分析可知;采用单自动扶梯时,所需安全疏散时间将减少大约60s;采用剪刀式自动扶梯时,所需安全疏散时间减少大约150s;采用自动扶梯疏散时,可以用一层其他(非楼梯直对)出口进行人员疏散,减少所需安全疏散时间。

大型商场 自动扶梯 人员疏散 数值模拟

近年来，大型商场日益增多，由于其人员密集、商品丰富、电气设备及线路繁多，具有火灾危险性大、财产损失严重、人员疏散困难等特点，带来的安全问题凸显，一旦商场内发生火灾，事故现场人员能否快速、成功地疏散直接关系到商场内所有人员的生命安全。因此，研究商场火灾情况下如何迅速安全地进行人员疏散时值得认真考虑的问题。

在《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)[1]中规定自动扶梯不应作为安全疏散设施，但是商场建筑内设置自动扶梯越来越普遍，而且几乎所有的消费者都熟悉自动扶梯位置，其成为消费者上下楼的首选。若发生火灾，消费者将会首先选择自动扶梯作为疏散工具。目前，我国对自动扶梯作为安全疏散设施的研究大部分集中在地铁站，如:姚斌等的“自动扶梯运行方式对地铁站台人员安全疏散的影响[2]”。而对于商场只是做一些探讨，如:何沛的“商业建筑中部分自动扶梯兼作辅助疏散梯的可行性[3]”、何永波的“自动扶梯在安全疏散方面的潜在功能和辅助作用[4]”等。对于商场火灾模拟分析时，将其用做人员疏散方面的研究尚为空白。因此，笔者以某商场作为模拟对象，借助安全疏散软件Pathfinder进行商场全尺寸模拟，对人员采用不同疏散方式进行模拟分析。

1 商场概况

某大型商场位于某市繁华地段，共有五层，地下一层为设备层;地上有四层，每层面积为5952m2，高度为4.5m。主要经营范围有:服装、鞋、箱包、化妆品、饰品、钟表、数码产品、家居用品等。商场一楼有9个出口，分别位于东侧(1个)、南侧(3个)、西侧(1个)和北侧(4个);共有4部直通室外的剪刀式楼梯，分别位于南侧(2个)、北侧(2个);有位于中庭两侧的2部单式自动扶梯;有1部消防电梯和2部自动扶梯。

2 模型建立

Pathfinder是由美国Thunderhead engineering公司开发的一款基于人员进出和运动的灾难聚集疏散模拟软件。它提供给用户一个模拟、设计和执行的三维可视化图形界面，在可视化工具的基础上分析结果，该软件采用人工智能的计算方法，并采用一套完整的三维三角网格设计和独特的参数设定(最高速度，人员密度，出口的选择，等等)，通过对每个人物的属性的智能判定，赋予人物一定的思维，在灾难发生时，精确的预测人员的路径选择、人员的拥堵等实际的人员思维，自动计算每个人物的疏散路径与逃生时间，以及特定区域人员的疏散时间、特定出口的人员流率等等[5]。它包括两种人员运动模式:SFPE运动模式和Steering运动模式。SFPE行为是最基本的行为，以流量为基础的选择意味着人员会自动转移到最近的出口。人员不会相互影响，但是列队将符合SFPE假设，这种模式是基于SFPE消防手册保护工程和SFPE工程指南:人类行为消防，利用空间密度，以确定运动速度。Steering模式使用路径规划，指导机制，碰撞处理相结合控制人员运动。如果人员之间的距离和最近点的路径超过某一阀值，可以再生新的路径，以适应新的形势[6]。

表1 各层疏散人数

2.1 Pathfinder建模

根据《建筑设计防火规范》规定商店的疏散人数应按每层营业厅建筑面积乘以面积折算值和疏散人数换算系数计算，地上商店的面积折算值宜为50%～70%。因此，本文面积折算值取为0.7，各层的计算面积为4166.4m2。因《商店建筑设计规范》(JGJ48-1988)[7]中对每层疏散人数换算系数的规定已不符合现在的商业建筑，而根据文献8的研究成果知，疏散人数换算系数为:第一、二层为0.4～0.6;第三层为0.3～0.5;第四层及以上各层为0.2～0.4，取其最大，按照上述计算，各层疏散人数见表1。

据我国国家标准《中国成年人人体尺寸》[9]可知，成年男子肩宽取41.5cm，成年女子肩宽取38.7m，设定男女比例为1:1。并且由于性别和年龄的不同，人员的运动速度不同，为了简化运算，将商场内所有人员的运动速度采用平均值1m/s[10]。并采用Steering运动模式，Pathfinder模型见图1。

表2 各楼层人员疏散时间

图1 某商场Pathfinder模型

图2 自动扶梯样式

2.2 方案设计

方案一，只将商场原有的4部楼梯作为疏散通道;方案二，将4部楼梯和商场本来原有的位于中庭两侧的停运的两部单式自动扶梯(图2a)作为疏散通道;方案三，将单式自动扶梯设置为剪刀式(图2b)，并将4部楼梯和停运的剪刀式自动扶梯作为疏散通道。

3 结果分析

将三个方案进行模拟，模拟结果见表2。

通过三个方案的模拟结果对比可知，采用单式自动扶梯时，每层人员所需安全疏散时间减少了大约60s，采用剪刀式自动扶梯时，每层人员所需安全疏散时间要比不采用自动扶梯减少大约150s，比采用单式自动扶梯减少大约90s，这为人员的安全疏散创立了更加充足的时间。

通过方案二模拟过程可知，商场为了销售，在用自动扶梯下楼时，下到某一层，要绕过售货区，走到对面，再下到下一层，中庭两边的自动扶梯相当于一部，这样用自动扶梯疏散，虽增加了疏散通道，但同时也增加了可减少的疏散时间。若将中庭两边的自动扶梯设置成剪刀式，停运的自动扶梯就相当于四部1m宽的楼梯，人员可直接沿着自动扶梯疏散到一层，再从一层其他(非楼梯直对)出口疏散到安全区域。

4 结语

大型商场在安全疏散时，在保证自动扶梯可作为安全疏散使用的前提下，尽量采用剪刀式自动扶梯，这样既起到了自动扶梯本身的作用，又起到了安全疏散的作用。这就要求在商场自动扶梯设计和位置设置时，要将自动扶梯作为安全疏散通道考虑进去。只用楼梯进行疏散时，全部人员均从楼梯直对的出口疏散，这使得一层其他出口在一层人员疏散完毕后，起不到疏散一层以上人员的作用。但将停运的自动扶梯作为楼梯用于人员疏散，人员可以通过自动扶梯进入一层，通过一层其他(非楼梯直对)的出口疏散，可以把一层的其他出口利用起来，大大减少了人员所需安全疏散时间。

[1] GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].

[2] 姚斌,徐晓玲,左剑等.自动扶梯运行方式对地铁站台人员安全疏散的影响[J].火灾科学,2008,17(1):19-24.

[3] 何沛,陈在兵.商业建筑中部分自动扶梯兼作辅助疏散梯的可行性[J].四川建筑,2006,26(5):36-37.

[4] 何永波,昝丰慧.自动扶梯在安全疏散方面的潜在功能和辅助作用[J].土木建筑学术文库,2007,8:533-534.

[5] 叶珊珊,季经纬,周城同.博物馆安全疏散方案的模拟仿真研究[J].中国科技论文在线.

[6] 王伟,王静,柯琪材等.高校图书馆消防安全疏散数值分析[J].中国安全生产科学技术,2012,8(2):29-33.

[7] DGJ08-1988-2006.建筑防排烟技术规程[S].

[8] 韩小娟.大型商场火场模拟及结构危险性分析方法研究[D].上海:同济大学,2008.

[9] JGJ48-1988.商店建筑设计规范[S].

[10] 张洁,刘晓娟.基于FDS的某超市火灾时人员疏散的数值模拟[J].工业安全与环保,2011,37(5):53-54.

首都经济贸易大学研究生科技创新资助项目。